I Bitcoin non saranno a rischio per i computer quantistici ancora per diverso tempo

Una delle promesse dei computer quantistici è quella di riuscire a rompere molti metodi di cifratura in maniera molto più veloce di quanto possibile con i computer tradizionali. Secondo alcuni ricercatori dell'Università del Sussex, nel Regno Unito, quando saranno a disposizione computer quantistici con un numero sufficiente di qubit sarà possibile sfruttarli per decifrare le chiavi usate durante le transazioni nella blockchain Bitcoin. Ciò porterebbe alla possibilità di rubare ingenti somme di danaro.

I computer quantistici come minaccia ai bitcoin: non saranno un problema per molto tempo

Lo studio dei ricercatori dell'Università del Sussex analizza come la crescita della potenza di calcolo dei computer quantistici possa cambiare lo scenario in due specifici settori, quello delle simulazioni molecolari e quello della rottura dei cifrari (o metodi di cifratura). Il caso preso come esempio è quello dei bitcoin, che usano la crittografia in due situazioni: la prima è quella del mining, dove viene usata la cosiddetta proof of work con il protocollo SHA256; la seconda è quella delle chiavi di cifratura usate durante gli scambi, dove viene usato l'algoritmo di firma digitale con le curve ellittiche (ECDSA, elliptic curve digital signature algorithm).

Tale algoritmo poggia le basi della sua efficacia nel problema del logaritmo discreto delle curve ellittiche (ECDLP, elliptic curve digital signature algorithm), considerato molto resistente ai tentativi di forzatura da parte dei computer tradizionali. In ambito quantistico, però, una versione modificata dell'algoritmo di Shor, in grado di trovare la decomposizione in numeri primi di un dato numero in tempi relativamente rapidi, permetterebbe di ottenere un'accelerazione esponenziale del calcolo.

In questo modo sarebbe possibile, con un computer quantistico sufficientemente potente, decifrare la chiave privata usata per la firma digitale dopo una transazione. Per capire meglio cosa ciò significhi, dopo una transazione sulla blockchain Bitcoin viene diffuso sulla rete l'annuncio della transazione stessa, firmato con una chiave privata, e viene resa disponibile la chiave pubblica corrispondente per la verifica da parte della rete stessa. I tempi di tale verifica dipendono da quanto spende l'utente in commissioni: maggiore è la spesa, più veloce è la verifica. Il tempo medio individuato dai ricercatori è di 10 minuti, ma può essere anche significativamente più lungo.

Lo studio afferma che per ottenere la chiave privata, e potenzialmente modificare la transazione, in un'ora sarebbe necessario un computer quantistico con 317 milioni di qubit. Per farlo in dieci minuti servirebbero 1,9 miliardi di qubit. Con un giorno intero a disposizione basterebbero 13 milioni di qubit. A titolo di paragone, il processore quantistico col maggior numero di qubit attualmente disponibile è IBM Eagle, con 127 qubit.

I ricercatori notano che "questo requisito di un grande numero di qubit fisici implica che la rete Bitcoin sarà sicura dagli attacchi con i computer quantistici per molti anni (potenzialmente più di un decennio). Tecniche di correzione degli errori alternative, in particolare quelle che beneficiano di una connettività più flessibile tra i qubit fisici come quelle che spesso si trovano nei computer quantistici basati sulle trappole ioniche, potrebbero potenzialmente offrire miglioramenti considerevoli a tali requisiti, ma deve essere considerato anche il minor tasso di operazioni logiche."

Il problema evidenziato nello studio è infatti quello della difficoltà di costruire connessioni tra i qubit per ottenere qubit logici, ovvero immuni agli errori dei qubit fisici. Gli autori individuano in 2.140 qubit fisici il numero necessario per ottenere un singolo qubit logico, fatto che porta a un'esplosione del numero di qubit necessario per poter effettuare calcoli privi di errori.

Non si può escludere che tecniche innovative non ancora note possano cambiare anche significativamente questa previsione, ma il raggiungimento della soglia del milione di qubit appare oggi piuttosto lontano nonostante la rapida evoluzione del settore. I Bitcoin, insomma, saranno probabilmente al sicuro ancora per molto tempo.

I ricercatori affermano comunque che è possibile proteggere la rete Bitcoin con un soft fork in cui vengono implementati algoritmi resistenti ad attacchi da parte di computer quantistici: sebbene il costo in termini di elaborazione sia più elevato, lo sarebbe anche la sicurezza offerta.